JP4713218B2 - 基礎構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート基礎上にコンクリート柱を立設してなる基礎構造に関し、特に、コンクリート柱をコンクリート基礎よりも強度が高いコンクリートで構成した場合における基礎構造に関する技術である。

高層鉄筋コンクリート造の建物を建築する場合、最下層の柱は大きな軸力を支持することが要求される。このため、設計基準強度が３０Ｎ／ｍｍ²程度の通常強度のコンクリートに代えて、設計基準強度が６０Ｎ／ｍｍ²程度からそれ以上の高強度コンクリートが用いられることが多くなっている。その一方、高強度コンクリートは施工コストがかかるため、基礎のコンクリートには通常強度のコンクリートを用いるのが一般的である。但し、コンクリート基礎の柱直下の部分には高強度コンクリート柱が支持する高い応力が作用するため、部分的に高強度コンクリートを打設している。

図７（ａ）及び（ｂ）はコンクリート基礎に部分的に高強度コンクリートを打設した従来の基礎構造を示す図である。高層鉄筋コンクリート造の建物の基礎構造は一般に、マットスラブ方式と、基礎梁＋耐圧版方式と、に大別される。図７（ａ）はマットスラブ方式の基礎構造を、図７（ｂ）は基礎梁＋耐圧版方式の基礎構造を示しており、各図の上段は平面視構造を、下段は側面視構造を示している。

まず、図７（ａ）を参照してマットスラブ方式の従来例の基礎構造について説明すると、杭３００上にコンクリート基礎（鉄筋コンクリート基礎）１００が支持されている。コンクリート基礎１００はマットスラブ部１０１と杭３００上のフーチング部１０２とから構成されており、マットスラブ部１０１と地盤との間には捨てコンクリート４００が打設されている。マットスラブ部１０１には上端主筋１０３ａ及び下端主筋１０３ｂが埋設されており、上端主筋１０３ａはマットスラブ１０１の上部において、下端主筋１０３ｂはマットスラブ１０１の下部において、それぞれ格子状に縦横に交差して平面的に布設されている。

コンクリート基礎１００上には高強度コンクリートで構成された柱（鉄筋コンクリート柱）２００が立設されており、柱２００に埋設された柱主筋２０１はマットスラブ部１０１の下部にまで延びている。コンクリート基礎１００は基本的に通常強度のコンクリートで構成されるが、柱２００の下方の一定の範囲に渡る高強度コンクリート部１００ｂにおいては高強度コンクリートが打設されている。

次に、図７（ｂ）を参照して基礎梁＋耐圧版方式の従来例の基礎構造について説明すると、杭７００上にコンクリート基礎５００が支持されている。コンクリート基礎５００は基礎梁部５０１と、杭７００上のフーチング部５０２と、耐圧版部５０３とから構成されており、耐圧版部５０３と地盤との間には捨てコンクリート８００が打設されている。基礎梁部５０１と耐圧版部５０３とにはそれぞれ上端主筋５０４ａ、下端主筋５０４ｂが埋設されており、上端主筋５０４ａ及び下端主筋５０４ｂは十字状に縦横に交差して平面的に布設されている。

コンクリート基礎５００上には高強度コンクリートで構成された柱６００が立設されており、柱６００に埋設された主筋６０１は耐圧版部５０３にまで延びている。コンクリート基礎５００は基本的に通常強度のコンクリートで構成されるが、柱６００の下方の一定の範囲に渡る高強度コンクリート部５００ｃにおいては高強度コンクリートが打設されている。

さて、これらの２つの方式の基礎構造の一般的な施工手順について概説すると、まず、図７（ａ）に示すマットスラブ方式の場合、杭３００の杭頭処理⇒捨てコンクリート４００打設⇒コンクリート基礎１００及び柱２００の配筋⇒コンクリート基礎１００の領域１００ａのコンクリート打設⇒高強度コンクリート部１００ｂのコンクリート止め設置⇒高強度コンクリート部１００ｂの高強度コンクリート打設⇒コンクリート基礎１００の領域１００ｃの残りの部分のコンクリート打設⇒柱２００の高強度コンクリート打設、という手順となる。高強度コンクリート部１００ｂの高強度コンクリート打設前にコンクリート基礎１００の領域１００ｃの残りの部分のコンクリート打設を行うという手順も採用できる。

次に、図７（ｂ）に示す基礎梁＋耐圧版方式の場合、杭７００の杭頭処理⇒捨てコンクリート８００打設⇒コンクリート基礎５００及び柱６００の配筋⇒フーチング部５０２及び耐圧版部５０３の型枠組立⇒コンクリート基礎５００の領域５００ａのコンクリート打設⇒基礎梁部５０１の型枠組立⇒コンクリート基礎５００の領域５００ｂのコンクリート打設⇒高強度コンクリート部５００ｃのコンクリート止め設置⇒高強度コンクリート部５００ｃの高強度コンクリート打設⇒コンクリート基礎５００の領域５００ｄの残りの部分のコンクリート打設⇒柱６００の高強度コンクリート打設、という手順となる。高強度コンクリート部５００ｃの高強度コンクリート打設前にコンクリート基礎５００の領域５００ｄの残りの部分のコンクリート打設を行うという手順も採用できる。

これらの２方式の基礎構造の施工にあたっては、このようにコンクリート基礎１００、５００を形成するにあたり、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートの打ち分けが必要となる。しかし、両者の打ち分けは必ずしも容易ではない。まず、コンクリート止めの設置にあたっては、コンクリート基礎の主筋を避けて設置しなければならず、コンクリート止めに主筋が通過する穴等をあける必要があり手間がかかる。また、高強度コンクリートは流動性が高いため、打ち継ぎ面への配慮が必要となると共に、高強度コンクリートはより厳格な養生管理が必要とされる。更に、高強度コンクリートは自己収縮及び乾燥収縮によるひび割れが発生し易いため、コンクリート基礎の上面の広範囲な部位に打設する場合、ひび割れ等への配慮が必要となり、品質確保が容易ではない。なお、これらの方式は杭基礎の場合であるが、直接基礎の場合は杭とフーチングが省略されることを除いて高強度コンクリートを部分的に打設する点は基本的に同様である。

このようにコンクリート基礎を形成する上で、高強度コンクリートと通常強度のコンクリートとを打ち分けるのは施工上必ずしも容易ではない。この問題点を解決する最も簡単な方法はコンクリート基礎の柱直下の部分に高強度コンクリートを使用せずに通常強度のコンクリートを使用することが挙げられる。つまり、高強度コンクリートと通常強度のコンクリートとを打ち分けずにコンクリート基礎は通常強度のコンクリートのみを使用することが挙げられる。このように通常強度のコンクリートのみを使用したとしても、少なくとも内柱下の部分においては、柱よりも大きな断面を有する基礎コンクリートの支圧強度は設計基準強度よりも大きくなると考えられる。例えば、既往の研究においても支圧強度は支圧面積（柱の断面）に対する支承面積（コンクリート基礎の断面）の比に極めて強い影響を受けることが示されている（非特許文献１）。すなわち、少なくとも内柱下の部分においては、終局耐力の点ではコンクリート基礎に通常強度のコンクリートのみを使用しても問題はないと考えられる。

「鉄筋コンクリート終局強度設計に関する資料」，日本建築学会，１９８７年，２３章及び２４章

しかし、高強度コンクリートの柱は高い応力を支持しているため、通常強度のコンクリートのみで構成されたコンクリート基礎に対しては、柱直下の部分には高い圧縮力が作用する。従って、弾性ひずみ及びクリープひずみが増大し、終局耐力の点では問題がないとしても、コンクリート基礎にひび割れが発生する畏れがあるという課題は残る。

従って、本発明の目的は、コンクリート基礎よりも強度が高いコンクリートの柱を支持するコンクリート基礎について、弾性ひずみ及びクリープひずみを低減し、ひび割れの発生を抑制しつつ、その施工が比較的簡便な基礎構造を提供することにある。

第２の本発明において、前記伝達部材は、前記コンクリート柱の断面積よりも広い面積で設置されていることが望ましい。この構成によれば、前記伝達部材そのものが前記コンクリート柱からの軸力による応力を分散させる分散部材として機能し、分散された応力は前記コンクリート基礎を介して前記主筋に伝達され、当該主筋により更に分散される。よって、前記コンクリート柱からの軸力をより効果的に広範囲に分散することができる。

本発明によれば、コンクリート基礎よりも強度が高いコンクリートで構成されたコンクリート柱を前記コンクリート基礎上に立設してなる基礎構造において、前記コンクリート基礎と前記コンクリート柱との境界部分において、前記コンクリート基礎に前記コンクリート柱の柱主筋の内側に収まる大きさの板材を埋設し、更に、前記板材から前記コンクリート基礎の下部に向かって複数の鉄筋を前記コンクリート基礎に埋設したことを特徴とする基礎構造が提供される。

この基礎構造では前記板材を設けたことにより前記コンクリート柱からの軸力を支持し、更に、前記複数の鉄筋を設けたことにより前記軸力による応力を負担することができるので、前記コンクリート基礎のコンクリート部分が負担する前記軸力による応力が低減する。従って、弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、前記コンクリート基礎のひび割れの発生が抑制される。また、前記コンクリート基礎の施工にあたり、強度の異なるコンクリートの打ち分けは必要ないと共に前記板材が前記コンクリート柱の柱主筋の内側に収まる大きさであるため、該板材と柱主筋との干渉を回避できる。従って、コンクリート基礎よりも強度が高いコンクリートの柱を支持するコンクリート基礎について、弾性ひずみ及びクリープひずみを低減し、ひび割れの発生を抑制しつつ、その施工が比較的簡便な基礎構造を提供することができる。

また、本発明によれば、コンクリート基礎よりも強度が高いコンクリートで構成されたコンクリート柱を前記コンクリート基礎上に立設してなる基礎構造において、前記コンクリート基礎と前記コンクリート柱との境界部分において、前記コンクリート基礎の上面と前記コンクリート基礎の上部の主筋との間のコンクリートを前記コンクリート柱を構成する前記コンクリートで構成したことを特徴とする基礎構造が提供される。

この基礎構造では、前記コンクリート基礎と前記コンクリート柱との境界部分において、前記コンクリート基礎の上面と前記コンクリート基礎の上部の主筋との間のコンクリートを、前記コンクリート柱を構成する、周囲より強度の高いコンクリートで構成することで前記コンクリート基礎のかぶり部分の弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生を抑制できる。また、前記境界部分において前記コンクリートがが負担する前記コンクリート柱からの軸力による応力は、前記主筋を介して前記コンクリート基礎の残りの部分へ分散されて作用する。従って、前記境界部分下においても弾性ひずみ及びクリープひずみを低減し、ひび割れの発生を抑制できる。

また、この基礎構造では前記コンクリート基礎を形成するにあたり、前記境界部分と残りの部分とにおいて強度の異なるコンクリートの打ち分けが必要となるが、前記境界部分における、周囲より強度の高いコンクリートの部分は主筋よりも上方のかぶり部分のみとなるため、コンクリート止めの設置に関し、主筋との干渉を考慮する必要がなく、更に、前記コンクリート柱と同時に打設することができ、施工が比較的簡便に済ませられる。従って、コンクリート基礎よりも強度が高いコンクリートの柱を支持するコンクリート基礎について、弾性ひずみ及びクリープひずみを低減し、ひび割れの発生を抑制しつつ、その施工が比較的簡便な基礎構造を提供することができる。

以上述べた通り、本発明によれば、コンクリート基礎よりも強度が高いコンクリートの柱を支持するコンクリート基礎について、弾性ひずみ及びクリープひずみを低減し、ひび割れの発生を抑制しつつ、その施工が比較的簡便な基礎構造を提供できる。

＜第１実施形態＞
図１（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係る基礎構造を示す図であり、上段は平面視構造を、下段は側面視構造を示している。第１実施形態はコンクリート基礎のコンクリート柱下の部分の横方向の変形を拘束する拘束部材を設けた例である。

図１（ａ）の基礎構造では杭３０上にコンクリート基礎（鉄筋コンクリート基礎）１０が支持されている。コンクリート基礎１０はマットスラブ部１１と杭３０上のフーチング部１２とから構成されており、マットスラブ部１１と地盤との間には捨てコンクリート４０が打設されている。マットスラブ部１１には上端主筋１３ａ及び下端主筋１３ｂが埋設されており、上端主筋１３ａはマットスラブ１１の上部において格子状に縦横に交差して平面的に布設され、コンクリート基礎１０の最上端の主筋群を構成している。下端主筋１３ｂはマットスラブ１１の下部においてマトリックス状に縦横に交差して平面的に布設されている。コンクリート基礎１０は通常強度のコンクリートを打設して形成される。コンクリート基礎１０上には高強度コンクリートで構成された柱（鉄筋コンクリート柱）２０が立設されており、柱２０に埋設された複数本の柱主筋２１はマットスラブ部１１の下部にまで延びている。

コンクリート基礎１０のコンクリート柱２０直下の部分（以下、直下部分という。）には、拘束部材であるスパイラル筋５０が配筋されている。スパイラル筋５０は直下部分の周囲を取り巻くように（コンクリート柱２０の断面積と同じ面積分を取り巻くように）螺旋状に、平面視で円形に配設されている。また、スパイラル筋５０は上端主筋１３ａよりも上のかぶり部分から上端主筋１３ａの下方の一定の深さまで配設されている。このスパイラル筋５０を設けたことにより、直下部分のコンクリートがコンクリート柱２０から軸力を受けて横方向（水平方向）に変形（膨張）しようとすると、スパイラル筋５０により拘束される。従って、直下部分のコンクリートの弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。

この基礎構造の施工手順について概説すると、杭３０の杭頭処理⇒捨てコンクリート４０打設⇒コンクリート基礎１０及び柱２０並びにスパイラル筋５０の配筋⇒コンクリート基礎１００のコンクリート打設⇒柱２００の高強度コンクリート打設、という手順となる。スパイラル筋５０の配筋は、コンクリート基礎１０及び柱２０の配筋時に行うことができるので比較的簡便に施工できる。また、コンクリート基礎１０について、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けは不要であり、全体として比較的簡便に施工できる。なお、図１（ａ）の例ではスパイラル筋５０を拘束部材として用いたが、これに代えてフープ筋を用いることもできる。これらは建築資材として常用されているものであるのでコストアップは最小であり、また、施工も比較的簡便である。

スパイラル筋５０やフープ筋は、その線径として例えば６〜２５ｍｍ程度のものが適用でき、その円の直径として例えばコンクリート柱２０の柱主筋２１の対角線長〜１０００ｍｍ程度の範囲で設定することができる。また、コンクリート基礎１０の上面からの深さが例えば１００ｍｍ或いはフーチング部１２程度までの範囲で設けることができる。また、スパイラル筋５０やフープ筋は必ずしも平面視で円形である必要はなく、角形にしてもよい。

次に、図１（ｂ）の基礎構造について説明する。同図の基礎構造は図１（ａ）の基礎構造のスパイラル筋５０に代えて鋼管５１ａ及び５１ｂを拘束部材として用いたものである。鋼管５１ａ及び５１ｂはいずれもコンクリート基礎１０の直下部分の周囲を取り巻くように平面視で円形に配設されている。図１（ｂ）の例では２つの鋼管５１ａ及び５１ｂを用い、鋼管５１ａを上端主筋１３ａよりも上のかぶり部分に、鋼管５１ｂを上端主筋１３ａよりも下の部分に、それぞれ配設している。鋼管は１つ設けてもよいが、この場合は上端主筋１３ａとの干渉を考慮する必要があり、鋼管に上端主筋１３ａが通過する穴を設ける等の措置が必要となる。一方、図１（ｂ）のように２つの鋼管５１ａ及び５１ｂを用い、上端主筋１３ａの上下にそれぞれ配設することで、上端主筋１３ａとの干渉を避け、施工性を向上できる。

しかして、鋼管５１ａ及び５１ｂをを設けたことにより、直下部分のコンクリートがコンクリート柱２０から軸力を受けて横方向（水平方向）に変形（膨張）しようとすると、鋼管５１ａ及び５１ｂにより抑制される。つまり、直下部分のコンクリートが鋼管５１ａ及び５１ｂによって拘束され、その強度が向上する。従って、直下部分のコンクリートの弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。

図１（ｂ）の基礎構造の施工手順は図１（ａ）の基礎構造と基本的に同じであり、鋼管５１ａ及び５１ｂの設置はコンクリート基礎１０及び柱２０の配筋時に行うことができるので比較的簡便に施工できる。また、コンクリート基礎１０について、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けは不要であり、全体として比較的簡便に施工できる。鋼管は建築資材として常用されているものであるのでコストアップは最小であり、また、施工も比較的簡便である。

鋼管５１ａ、５１ｂは、管の厚みが例えば２１ｍｍ以下程度のものが適用でき、管の直径として例えばコンクリート柱２０の柱主筋２１の対角線長〜１０００ｍｍ程度の範囲で設定することができる。また、例えばコンクリート基礎１０の上面からの深さ１００ｍｍ或いはフーチング部１２程度までの範囲で設けることができる。また、鋼管の断面が角形のものでもよい。

次に、図１（ｃ）の基礎構造について説明する。同図の基礎構造は図１（ａ）の基礎構造のスパイラル筋５０に代えて、コンクリート基礎１０の直下部分の周囲を取り巻くように方形状に鉄筋を配設して拘束部材を構成したものである。この基礎構造では直線状の鉄筋５２ａ乃至５２ｄを、コンクリート柱２０の面積分を包含するように方形の枠状に組み付け、この枠体を上端主筋１３ａよりも上のかぶり部分と上端主筋１３ａよりも下の部分とにそれぞれ配設したものである。枠体の数はこれに限られず、増設してもよい。

しかして、鉄筋５２ａ乃至５２ｄから構成される２組の枠体を設けたことにより、直下部分のコンクリートがコンクリート柱２０から軸力を受けて横方向（水平方向）に変形（膨張）しようとすると、鉄筋５２ａ乃至５２ｄから構成される枠体により抑制される。つまり、直下部分のコンクリートが枠体によって拘束され、その強度が向上する。従って、直下部分のコンクリートの弾性ひずみ及びクリープひずみを低減し、ひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。

図１（ｃ）の基礎構造の施工手順も図１（ａ）の基礎構造と基本的に同じであり、鉄筋５２ａ乃至５２ｄの設置はコンクリート基礎１０及び柱２０の配筋時に行うことができるので比較的簡便に施工できる。また、コンクリート基礎１０について、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けは不要であり、全体として比較的簡便に施工できる。鉄筋は建築資材として常用されているものであるのでコストアップは最小であり、また、施工も比較的簡便である。

鉄筋５２ａ乃至５２ｄは、その線径として例えば６〜４１ｍｍ程度のものが適用でき、コンクリート柱２０の外面から例えば２０００ｍｍ程度の範囲内に収まるように設置することが望ましい。

＜第２実施形態＞
図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第２実施形態に係る基礎構造を示す図であり、上段は平面視構造を、下段は側面視構造を示している。第２実施形態はコンクリート柱からの軸力をコンクリート基礎の主筋に伝達する伝達部材を設けた例である。以下、上記第１実施形態と異なる構成について説明する。なお、図２（ａ）及び（ｂ）では上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。

まず、図２（ａ）の基礎構造ではコンクリート基礎１０の直下部分において、複数本の直線状の鉄筋５３ａ及び５３ｂが伝達部材として配筋されている。鉄筋５３ａ及び５３ｂは、格子状に縦横に交差して配列されて平面的に布設された鉄筋群を構成している。また、鉄筋５３ａ及び５３ｂは縦横の各上端主筋１３ａと、それぞれ略平行に設けられて上端主筋１３ａの主筋群と交差した態様とされており、外観上、上端主筋１３ａを直下部分において局所的に増設した態様とされている。

しかして、鉄筋５３ａ及び５３ｂを設けたことにより、コンクリート柱２０からの軸力が鉄筋５３ａ及び５３ｂを介して上端主筋１３ａにより効果的に伝達する。上端主筋１３ａはコンクリート基礎１０内に平面的に広範に配設されているため、図２（ａ）で矢印で示すように、コンクリート柱２０からの軸力による応力は上端主筋１３ａにより広範囲に分散されてコンクリート基礎１０に作用する。このため、コンクリート基礎１０の直下部分に軸力が集中せず、コンクリート基礎１０の弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。

更に、図２（ａ）の基礎構造では、鉄筋５３ａ及び５３ｂがコンクリート柱２０の断面積よりも広い面積に渡って設置されている。従って、鉄筋５３ａ及び５３ｂそのものがコンクリート柱２０からの軸力による応力を分散させる分散部材として機能し、分散された応力はコンクリート基礎１０を介して又は直接上端主筋１３ａに伝達され、上端主筋１３ａにより更に分散されて上端主筋１３ａ下の部分のコンクリート基礎１０に作用する。よって、コンクリート柱２０からの軸力をよりより効果的に広範囲に分散することができる。

図２（ａ）の基礎構造の施工手順は上記第１実施形態の基礎構造と基本的に同じであり、鉄筋５３ａ及び５３ｂの配筋はコンクリート基礎１０及び柱２０の配筋時に行うことができるので比較的簡便に施工できる。また、コンクリート基礎１０について、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けは不要であり、全体として比較的簡便に施工できる。鉄筋は建築資材として常用されているものであるのでコストアップは最小であり、また、施工も比較的簡便である。

鉄筋５３ａ及び５３ｂの線径は例えば２５〜６１ｍｍ程度とすることができ、その長さは、例えば、√（コンクリート柱２０の強度／コンクリート基礎１０の強度）×コンクリート柱２０のせい−１０００ｍｍから、√（コンクリート柱２０の強度／コンクリート基礎１０の強度）×コンクリート柱２０のせい＋６０００ｍｍの範囲に設定できる。

次に、図２（ｂ）の基礎構造について説明する。同図の基礎構造は図２（ａ）の基礎構造の鉄筋５３ａ及び５３ｂに代えて鋼板５４を伝達部材として用いたものである。鋼板５４は主筋１３ａ上に配設されており、また、コンクリート柱２０の主筋２１が通過する穴５４ａが穿設されている。なお、図示していないが、鋼板５４の中央にはコンクリート打設用の開口部を設けておくことが望ましい。

しかして、鋼板５４を設けたことにより、コンクリート基礎１０の直下部分が補強されるだけでなく、コンクリート柱２０からの軸力が鋼板５４を介して上端主筋１３ａにより効果的に伝達する。上端主筋１３ａはコンクリート基礎１０内に平面的に広範に配設されているため、図２（ｂ）で矢印で示すように、コンクリート柱２０からの軸力による応力は上端主筋１３ａにより広範囲に分散されてコンクリート基礎１０に作用する。このため、コンクリート基礎１０の直下部分に軸力が集中せず、コンクリート基礎１０の弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。

更に、図２（ｂ）の基礎構造では、鋼板５４がコンクリート柱２０の断面積よりも広い面積を有している。従って、鋼板５４そのものがコンクリート柱２０からの軸力による応力を分散させる分散部材として機能し、分散された応力はコンクリート基礎１０を介して又は直接上端主筋１３ａに伝達され、上端主筋１３ａにより更に分散されて上端主筋１３ａ下の部分のコンクリート基礎１０に作用する。よって、コンクリート柱２０からの軸力を、より効果的に広範囲に分散することができる。

図２（ｂ）の基礎構造の施工手順も上記第１実施形態の基礎構造と基本的に同じであり、鋼板５４の設置はコンクリート基礎１０及び柱２０の配筋時に行うことができるので比較的簡便に施工できる。また、コンクリート基礎１０について、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けは不要であり、全体として比較的簡便に施工できる。鋼板は建築資材として常用されているものであるのでコストアップは最小であり、また、施工も比較的簡便である。

鋼板５４の板厚は、例えば、１２〜３２ｍｍ程度、幅は、例えば、√（コンクリート柱２０の強度／コンクリート基礎１０の強度）×コンクリート柱２０のせい−１０００ｍｍから、√（コンクリート柱２０の強度／コンクリート基礎１０の強度）×コンクリート柱２０のせい＋６０００ｍｍの範囲に設定できる。

＜第３実施形態＞
図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第３実施形態に係る基礎構造を示す図であり、上段は平面視構造を、下段は側面視構造を示している。第３実施形態はコンクリート柱の下端部に一端が埋設され、コンクリート基礎に他端が埋設された部材を設けた例である。以下、上記第１実施形態と異なる構成について説明する。なお、図３（ａ）及び（ｂ）では上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。

まず、図３（ａ）の基礎構造では、コンクリート柱２０とコンクリート基礎１０とを縦断するように複数本の直線状の鉄筋５５が前記部材として上下方向に配筋されている。鉄筋５５はその一端がコンクリート柱２０の下端部に埋設され、その他端がコンクリート基礎１０に埋設されており、本実施形態の場合当該他端は下端主筋１３ｂ近傍まで延びている。

しかして、鉄筋５５を設けたことにより、コンクリート柱２０からの軸力が鉄筋５５で負担され、コンクリート基礎１０のコンクリート部分が負担する当該軸力による応力が低減する。このため、コンクリート基礎１０のひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。

図３（ａ）の基礎構造の施工手順は上記第１実施形態の基礎構造と基本的に同じであり、鉄筋５５の配筋はコンクリート基礎１０及び柱２０の配筋時に行うことができるので比較的簡便に施工できる。また、コンクリート基礎１０について、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けは不要であり、全体として比較的簡便に施工できる。鉄筋は建築資材として常用されているものであるのでコストアップは最小であり、また、施工も比較的簡便である。

鉄筋５５の線径は２５〜６１ｍｍ程度、コンクリート柱２０への埋め込み長さは最大で鉄筋５５の線径の５０倍程度までとすることができる。

次に、図３（ｂ）の基礎構造について説明する。同図の基礎構造は図３（ａ）の基礎構造の鉄筋５５に代えて鉄骨５６を補強部材として用いたものである。鉄骨５６はその一端がコンクリート柱２０の下端部に埋設され、その他端がコンクリート基礎１０に埋設されており、本実施形態の場合当該他端は下部の主筋１３ｂの下方にまで延びている。本実施形態では鉄骨５６は断面形状がクロスＨ型の鉄骨を用いているが、この他にも断面形状がＨ型のもの、十字型のもの、円環型のもの、中空角型のものを採用できる。また、コンクリートとの付着性能を向上すべくスタッドを植設してもよい。なお、本実施形態では施工性を向上すべく、鉄骨５６をコンクリート柱２０の柱主筋２１と干渉しないように柱主筋２１の内側に収まる大きさの断面としている。また、コンクリート基礎の上端主筋１３ａと鉄骨５６との干渉を防止すべく、鉄骨５６には上端主筋１３ａが通過する不図示の穴が適宜設けられる。

しかして、鉄骨５６を設けたことにより、コンクリート柱２０からの軸力が鉄骨５６で負担され、コンクリート基礎１０のコンクリート部分が負担する当該軸力による応力が低減する。このため、コンクリート基礎１０の弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。

図３（ｂ）の基礎構造の施工手順も上記第１実施形態の基礎構造と基本的に同じであり、鉄骨５６の配筋はコンクリート基礎１０及び柱２０の配筋時に行うことができるので比較的簡便に施工できる。また、コンクリート基礎１０について、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けは不要であり、全体として比較的簡便に施工できる。鉄骨は建築資材として常用されているものであるのでコストアップは最小であり、また、施工も比較的簡便である。

鉄骨５６のコンクリート柱２０への埋め込み長さは例えば最大でコンクリート柱２０のせいの３倍程度までとすることができる。

＜第４実施形態＞
図４（ａ）は本発明の第４実施形態に係る基礎構造を示す図であり、上段は平面視構造を、下段は側面視構造を示している。第４実施形態は地下躯体を逆打ち工法にて構築する場合に採用される構真柱を用いた基礎構造に関するものである。以下、上記第１実施形態と異なる構成について説明する。なお、図４（ａ）では上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。

図４（ａ）の基礎構造では、コンクリート基礎１０及びコンクリート柱２０を貫通するように杭３０から構真柱５７が埋設されている。本実施形態の場合、構真柱５７はその断面がクロスＨ型をなした鉄骨であり、コンクリート柱２０の下端部からコンクリート基礎１０内の領域Ｘにおいて、補強部材としてスタッドが植設されている（図４（ａ）において不図示）。図４（ｂ）は領域Ｘ以外の構真柱５７の断面形状を示す図、図４（ｃ）は領域Ｘの構真柱５７の断面形状を示す図である。図４（ｃ）に示すように領域Ｘにおいては構真柱５７の側部に複数のスタッド５７ａが植設されている。スタッド５７ａは領域Ｘの範囲内において略一様に多数植設され、例えば、溶接により構真柱５７の側部に植設される。

しかして、領域Ｘにおいて構真柱５７にスタッド５７ａを設けたことにより、コンクリート基礎１０とコンクリート柱２０との境界部分を中心として構真柱５７とコンクリート基礎１０との付着性能が高められ、構真柱５７とコンクリート基礎１０との一体性が向上し、コンクリート柱２０からの軸力が構真柱５７によってより効果的に負担される。このため、コンクリート基礎１０のコンクリート部分が負担する前記軸力による応力が低減し、コンクリート基礎１０の弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。

図４（ａ）の基礎構造の施工手順は、基本的に従来の逆打ち工法の施工手順と変わるところがなく、領域Ｘに相当する部分にスタッド５７ａを植設した構真柱５７を用いるだけであり、比較的簡便に施工できる。また、コンクリート基礎１０について、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けは不要であり、全体として比較的簡便に施工できる。スタッド５７ａは比較的簡易かつ低コストで施工できるので、簡易かつ低コストで基礎構造を施工できる。

なお、図４（ａ）の基礎構造では領域Ｘの範囲で構真柱５７にスタッド５７ａを植設したが、これに代えて、領域Ｘの断面積を領域Ｘ以外の部分の断面積よりも拡大させる部材を設けることもできる。図４（ｄ）及び（ｅ）はその例を示す図であり、図４（ｄ）は領域Ｘ以外の構真柱５７’の断面形状を示す図、図４（ｃ）は領域Ｘの構真柱５７’の断面形状を示す図である。図４（ｄ）に示すように構真柱５７’はその断面形状が基本的に十字型のものである場合を想定している。一方、図４（ｅ）に示すように領域Ｘの範囲ではフランジ５７ｂ’を設けて断面形状がクロスＨ型となるようにして断面積を拡大させている。

しかして、領域Ｘにおいて構真柱５７’にフランジ５７ｂ’を設けてその断面積を拡大させることにより、コンクリート基礎１０とコンクリート柱２０との境界部分を中心として構真柱５７’の強度が高められ、領域Ｘにおける構真柱５７’の軸力負担割合を増加させることができ、コンクリート柱２０からの軸力が構真柱５７’によってより効果的に負担される。このため、コンクリート基礎１０のコンクリート部分が負担する前記軸力による応力が低減し、コンクリート基礎１０の弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。フランジ５７ｂ’の形成も比較的簡易かつ低コストで施工できるので、簡易かつ低コストで基礎構造を施工できる。

なお、領域Ｘの範囲は、例えば、ひび割れが想定される部分の上面（コンクリート基礎２０の上面）から上方に、コンクリート柱２０のせいの３倍程度の距離、ひび割れが想定される部分の下面（コンクリート基礎２０の中間部位）からフーチング部１２程度まで、とすることができる。

＜第５実施形態＞
図５（ａ）は本発明の第５実施形態に係る基礎構造を示す図であり、上段は平面視構造を、下段は側面視構造を示している。第５実施形態はコンクリート基礎とコンクリート柱との境界部分において、コンクリート基礎に板材を埋設し、更に、板材からコンクリート基礎の下部に向かって複数の鉄筋をコンクリート基礎に埋設した例である。以下、上記第１実施形態と異なる構成について説明する。なお、図５（ａ）では上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。

図５（ａ）に示すように、コンクリート基礎１０とコンクリート柱２０との境界部分において、コンクリート基礎１０には鋼板５８ａが板材として埋設されている。本実施形態において鋼板５８ａは方形をなしているが形状は問われない。鋼板５８ａは上端主筋１３ａ上のかぶり部分に配設されており、施工性を向上すべく、鋼板５８ａをコンクリート柱２０の柱主筋２１と干渉しないように柱主筋２１の内側に収まる大きさとしている。

この鋼板５８ａには複数の鉄筋５８ｂが取り付けられており、鉄筋５８ｂは鋼板５８ａからコンクリート基礎１０の下部に向かってコンクリート基礎１０に埋設されている。図５（ｂ）は鋼板５８ａと鉄筋５８ｂの外観図である。鉄筋５８ｂはその上端が鋼板５８ａの周縁に設けられた穴に差し込まれて溶接されている。両者の接続方法はボルト接合でもよい。鉄筋５８ｂは真っ直ぐ下方に延びるものと下方外方に斜めに延びるものとが混在している。

しかして、この基礎構造では鋼板５８ａがコンクリート柱２０の直下に設けられているので、これがコンクリート柱２０からの軸力を支持し、更に、複数の鉄筋５８ｂを設けたことにより前記軸力による応力を負担することができるので、コンクリート基礎１０のコンクリート部分が負担する前記軸力による応力が低減する。従って、コンクリート基礎１０のひび割れの発生が抑制される。また、コンクリート基礎１０の終局耐力の向上も見込めるので、特にコンクリート柱２０が隅柱や側柱であった場合はコンクリート基礎１０の終局耐力の向上にも寄与する。

図５（ａ）の基礎構造の施工手順は上記第１実施形態の基礎構造と基本的に同じであり、鋼板５８ａ及び鉄筋５８ｂの設置はコンクリート基礎１０及び柱２０の配筋時に行うことができるので比較的簡便に施工できる。また、コンクリート基礎１０について、通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けは不要であり、全体として比較的簡便に施工できる。鋼板及び鉄筋は建築資材として常用されているものであるのでコストアップは最小であり、また、施工も比較的簡便である。

鋼板５８ａの板厚は例えば１２〜３２ｍｍ程度、鉄筋５８ｂの長さは例えば鉄筋径の２０倍〜フーチング部１２に届く範囲程度にすることができる。

＜第６実施形態＞
図６は本発明の第６実施形態に係る基礎構造を示す図であり、上段は平面視構造を、下段は側面視構造を示している。第６実施形態はコンクリート基礎とコンクリート柱との境界部分を高強度コンクリートとした例である。以下、上記第１実施形態と異なる構成について説明する。なお、図６では上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。

図６の基礎構造は、コンクリート基礎１０を通常強度のコンクリートと高強度コンクリートとの打ち分けを行う。図６に示すように、コンクリート基礎１０とコンクリート柱２０との境界部分において、コンクリート基礎１０の上面とコンクリート基礎１０の上端主筋１３ａとの間のかぶり部分を高強度コンクリートが打設される高強度コンクリート部１４とし、その余のコンクリート基礎１０については通常強度のコンクリートを打設する。本実施形態の場合、高強度コンクリート部１４は、コンクリート柱２０直下においてその断面積と同じ面積範囲で形成されているが、コンクリート柱２０の断面積よりも広い面積範囲で形成してもよい。この場合、コンクリート柱２０の外面から例えば１０００ｍｍ程度の範囲とすることができる。

しかして、この基礎構造ではコンクリート柱２０直下のコンクリート基礎２０のかぶり部分に高強度コンクリート部１４が形成されるので、当該かぶり部分の弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生を抑制できる。また、高強度コンクリート部１４が負担するコンクリート柱２０からの軸力は上端主筋１３ａに伝達する。上端主筋１３ａはコンクリート基礎１０内に平面的に広範に配設されているため、図６で矢印で示すように、コンクリート柱２０からの軸力による応力は上端主筋１３ａにより広範囲に分散されてコンクリート基礎１０に作用する。従って、高強度コンクリート部１４よりも下の部分においても弾性ひずみ及びクリープひずみが低減し、ひび割れの発生を抑制できる。高強度コンクリート部１４の面積をコンクリート柱２０の断面積よりも広くとれば、コンクリート柱２０からの軸力が上端主筋１３ａに対してより広範囲に渡って伝達され、コンクリート基礎１０に作用する応力をより効果的に広範囲に分散することができる。

次に、この基礎構造の施工手順について概説する。上記第１実施形態乃至第５実施形態と異なり、本実施形態では高強度コンクリートと通常強度のコンクリートの打ち分けが必要となるが、比較的簡易な施工が可能である。基礎構造の施工手順は、杭３０の杭頭処理⇒捨てコンクリート４０打設⇒コンクリート基礎１０及び柱２０並びにスパイラル筋５０の配筋⇒高強度コンクリート部１４のコンクリート止め設置⇒コンクリート基礎１０の通常強度のコンクリート打設⇒高強度コンクリート部１４及びコンクリート柱２０の高強度コンクリート打設という手順を採用できる。

ここで、高強度コンクリート部１４は上端主筋１３ａよりも上方のかぶり部分にのみ形成されるため、コンクリート止めの設置に関し、上端主筋１３ａとの干渉を考慮する必要がない。コンクリート止めは上端主筋１３ａに桟木等の枠を設置し、結束するだけの簡易なもので足りる。つまり、コンクリート基礎１０の通常強度のコンクリート打設時にはコンクリート柱２０直下の部分を窪ませるようにすれば足り、その程度のコンクリート止めでよい。そして、高強度コンクリート部１４及びコンクリート柱２０の高強度コンクリートを同時に打設できるので、実質的にコンクリートの打ち分けがなく、施工が比較的簡便に済ませられる。

＜他の実施形態＞
本発明の実施形態について、第１実施形態乃至第６実施形態を説明したが、これらは相互に組み合わせて実施することも可能である。例えば、第６実施形態に第１乃至第５実施形態を組合せて実施することができ、この場合、施工性を維持しながら、より一層ひび割れの発生を抑制できる。

また、上記各実施形態ではマットスラブ方式の基礎構造を例に挙げて説明したが、基礎梁＋耐圧版方式や直接基礎の基礎構造にも本発明は適用できる。

（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係る基礎構造を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係る基礎構造を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第３実施形態に係る基礎構造を示す図であり、上段は平面視構造を、下段は側面視構造を示している。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係る基礎構造を示す図、（ｂ）は領域Ｘ以外の構真柱５７の断面形状を示す図、（ｃ）は領域Ｘの構真柱５７の断面形状を示す図、（ｄ）は領域Ｘ以外の構真柱５７’の断面形状を示す図、（ｅ）は領域Ｘの構真柱５７’の断面形状を示す図である。 （ａ）は本発明の第５実施形態に係る基礎構造を示す図、（ｂ）は鋼板５８ａ及び鉄筋５８ｂの外観図である。 本発明の第６実施形態に係る基礎構造を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）はコンクリート基礎に部分的に高強度コンクリートを打設した従来の基礎構造を示す図である。

符号の説明

１０ コンクリート基礎
１４ 高強度コンクリート部
２０ コンクリート柱
５０ スパイラル筋（拘束部材）
５１ａ、５１ｂ 鋼管（拘束部材）
５２ａ乃至５２ｄ 鉄筋（拘束部材）
５３ａ、５３ｂ 鉄筋（伝達部材）
５４ 板材（伝達部材）
５５ 鉄筋（部材）
５６ 鉄骨（部材）
５７ａ スタッド（補強部材）
５７ｂ’ フランジ（補強部材）
５８ａ 鋼板（板材）
５８ｂ 鉄筋

Claims (2)

1. コンクリート基礎よりも強度が高いコンクリートで構成されたコンクリート柱を前記コンクリート基礎上に立設してなる基礎構造において、
   前記コンクリート基礎と前記コンクリート柱との境界部分において、前記コンクリート基礎に前記コンクリート柱の柱主筋の内側に収まる大きさの板材を埋設し、更に、前記板材から前記コンクリート基礎の下部に向かって複数の鉄筋を前記コンクリート基礎に埋設したことを特徴とする基礎構造。
2. コンクリート基礎よりも強度が高いコンクリートで構成されたコンクリート柱を前記コンクリート基礎上に立設してなる基礎構造において、
   前記コンクリート基礎と前記コンクリート柱との境界部分において、前記コンクリート基礎の上面と前記コンクリート基礎の上部の主筋との間のコンクリートを前記コンクリート柱を構成する前記コンクリートで構成したことを特徴とする基礎構造。

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